专题7 电磁感应中的图像和电路问题

专题7电磁感应中的图象和电路问题,平衡、牛顿定律、功能关系等知识有机结合;在方法能力上,它既可考查形象思维和抽象思维能力、分析推理和综合能力,又可考查运用数学知识(如函数数值讨论、图象法等)解决物理问题的能力。,一、电磁感应中的电路问题,1.在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路相当于电源。要注意电源电动势与外电压的区别,正确分析内电路与外电路。再结合闭合电路欧姆定律以及直流电路的分析方法,求解电路中消耗的功率、电荷量等物理量。,电磁感应是电磁学的核心内容,也是高中物理综合性最强的内容之一,在知识上,它既与电路的分析计算密切相关,又可与力学中力的,大小和方向;,(2)画等效电路图;,(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质、电功率等公式联立求解。,2.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法:,(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的,【例1】两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内,导轨间距为l,电阻不计,M、M处接有如图所示的电路,电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为C。长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触,在ab运动距离为x的过程中,整个回路中产生的焦耳热为Q。求:,(1)ab运动速度v的大小;,(2)电容器所带的电荷量q。,解析:(1)设ab上产生的感应电动势为E,回路中的电流为I,ab运动距离x所用时间为t,三个电阻R与电源串联,总电阻为4R,则E=Blv,由闭合电路欧姆定律有I=,t=,联立上述各式解得v=。,由焦耳定律有Q=I2(4R)t,(2)设电容器两极板间的电势差为U,则有U=IR,电容器所带电荷量q=CU,解得q=。,拓展链接1如图所示,ABCD是金属导线做成的长方形线框,MN是可以在AB、CD上滑动并能保持与AB、CD良好接触的金属棒,除导体棒MN和线框AB边外其余电阻均不计,整个线框均处在与框面垂直的匀强磁场中,当MN由靠近AC边处向BD边匀速滑动的过程中,下列说法正确的是()。,A.MN中的电流大小不变,B.MN中的电流先增大后减小,C.MN中的电流先减小后增大,D.MN两端的电势差先减小后增大,答案：C解析:MN从左向右移动的过程中,外电路的电阻先增加后减小,从而MN中的电流先减小后增大。,二、电磁感应中的图象问题,1.图象的出现能形象地显示各物理量之间的函数关系,图像法是研究物理问题的一把金钥匙。应用图象法解题要求同学们做到三会:(1)会识图:认识图象,理解图象的物理意义;(2)会作图:依据物理现象、物理过程、物理规律作出图象,且能对图象进行变形或转换;(3)会用图:能用图象分析实验,用图象描述复杂的物理过程,用图象法来解决物理问题。,(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。,(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式。,(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。,(6)画图象或判断图象。,2.解决图象问题的基本方法:,(1)明确图象的种类,即是Bt图还是t图,或者Et、It图等。,(2)分析电磁感应的具体过程。,【例2】如图甲所示,水平放置的两根平行金属导轨,间距l=0.3m。导轨左端连接R=0.6的电阻,区域abcd内存在垂直于导轨平面、B=0.6T的匀强磁场,磁场区域宽D=0.2m。细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直,每根金属棒在导轨间的电阻均为r=0.3,导轨电阻不计,使金属棒以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R的电流大小,并在图乙中画出。,甲乙,(2011海南理综)如图所示,EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界,其中EOEO,FOFO,且EOOF;OO为EOF的角平分线,OO间的,拓展链接2,距离为l;磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是()。,答案：